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利德华福高压变频器在干熄焦循环风机系统中的应用 |
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作者： |
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摘要：介绍高压变频器在干熄焦循环风机系统中的应用，可以更精确地调节循环气体的风量，有利于干熄焦锅炉的稳定运行。
关键词：钢铁企业；循环风机；变频器；调速控制
0 引言
风机类设备是钢铁生产行业的耗电大户,目前主要的控制方式是采用液力耦合器调速,或通过翻板来调节风量,其中蕴藏着巨大的节能空间。采用高压大功率变频调速方案,将会产生可观的经济效益。对降低吨钢耗水电指标、节能降耗起到积极作用。
随着计算机技术及IGBT等功率器件的飞速发展,高压大功率变频器产品已日渐成熟,但是对于不同的工况条件,节能效果上差别很大,不能盲目推广投运,必须对使用条件和现场工况作细致的研究。
1干熄焦循环风机的工艺要求
干熄焦循环风机是干熄焦气体循环系统中的关键核心设备，为气体循环提供动力，根据工况调节循环风量，控制排焦温度及锅炉入口温度。在干熄焦气体循环系统的设计中，循环风机的控制方式一般有2种:循环风机不调速，采用翻板阀门来调节风量;循环风机采用液耦或变频调速来调节风量。循环风机采用变频调速技术可以更精确地调节循环气体的流量，有利于干熄焦锅炉的稳定运行。
循环风机工艺技术参数：型号，GXS160；形式，双吸入离心式风机；容积流量，232000m3/h；压力，风机全压13.5kPa，入口静压约-4.5kPa；介质密度，0.77kg/m3；转速，1490r/min。
高压电机工艺技术参数：型号，YKK630-4；额定功率，2240kW；额定电压，6kV；额定电流，248A；额定转速，1486r/min；功率因数，91%。
循环风机的风量要求随着干熄焦系统排焦量的变化而变化，主要目的是稳定系统的排焦温度及锅炉入口温度，风量的调节通过循环风机变频调速来实现。变频器控制方式选择:远程及本地。当选择开关打到远程位置时，控制权交给干熄焦中控室EI系统的后台上位工控机；当选择开关打到本地位置时，控制权交给变频器。正常工作时，循环风机的入口档板全开，在干熄焦中控室EI系统的上位工控机画面上给定频率，控制风机的转速，调节风量。
2变频调速控制的系统性能特点
对于2240kW/6.0kV高压变频装置，北京利德华福电气技术有限公司HARSVERT-A系列高压变频器调速系统，可以很好的满足现场调速要求。该系列变频采用新型IGBT功率器件，全数字化微机控制，具有以下特点：
（1）高-高电压源型变频调速系统，直接3、6、10kV输入，直接3、6、10kV输出，无须输出变压器。
（2）输入功率因数高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置。
（3）输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，可接普通电机，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减小轴承、叶片的机械震动，输出线可以长达1000m。
（4）标准操作面板配置或彩色液晶屏全中文操作界面。
（5）内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要。
（6）支持Profibus、Modbus、TCP／IP等多种通信协议。
（7）可接受和输出0～l0V／4～20mA工业标准信号。
（8）直接内置PID调节器，可开闭环运行。
3高压变频器调速系统原理
3.1系统结构
HARSVERT-A系列高压变频调速系统结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6000V有15（或21）个功率单元，每5（或7）个功率单元串联构成一相。
图1 高压变频调速系统结构图
3.2功率单元结构
每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥。
图2 功率单元电路结构
3.3 输出侧结构
输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图3所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于设备改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。
当某一个单元出现故障时，通过使图2中的继电器K闭合，可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行，变频器可持续降额运行，如此可减少很多场合下停机造成的损失。
图3 高压变频调速系统输出的相电压阶梯PWM波形
4设备运行特点
干熄焦循环风机变频的投运调试过程顺利，投运一次成功。该变频技术成熟，性能良好，优点主要体现在：
（1）运行稳定，安全可靠。设备自投运以来，一直运行正常，没出现过故障，并具有免维护的特点，只需定期清洗柜门上的通风滤网。
（2）速度响应及时准确，起停平稳。对电网几乎无谐波干扰，大大减少了电机的振动和噪音，完全满足干熄焦气体循环系统的工艺需求。
（3）变频器自身保护功能完备，控制器用户接口电路完善，现场信号接入灵活方便，内部控制连接采用光纤通信技术，具备良好的抗电磁干扰性，可靠性大大提高。
（4）适应电网电压波动能力强。尽管厂区内电网电压波动频繁（电压波动范围为5.7～6.3kV），变频器运行仍稳定正常。
（5）节能效果显著。根据现场实际运行工况，排焦量在140t/h左右时，系统所需风量约为额定风量的30%，此时变频器的运行频率为40Hz。
参考文献
[1]潘立慧,魏松波,等.干熄焦技术[M].北京:冶金工业出版社,2005
[2]李运娥,申凌云,樊震宇,等.变频调速在电机控制中的应用[J].冶金动力,2008,6:4～6
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(9/4/2012) |
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